本发明专利技术公开了一种应急救援领域激光切割路线规划及控制方法及系统，所述方法包括：S1：预设激光切割的运动参数；S2：基于预设的激光切割运动参数，构建激光切割的动态方程；S3：基于激光切割的约束和切割头动能最小原则，构建激光切割的目标函数；S4：采用粒子群算法，对目标函数进行优化，获得激光切割的最佳位置、最佳速度和最佳转速；S5：采用定位传感器获得激光切割的真实位置，根据激光切割的真实位置与最佳位置的偏差，调节切割头的驱动力和转动力。本发明专利技术结合激光切割约束和切割头动能最小原则，构建激光切割目标函数，通过优化求解得到最佳切割路线并实时计算切割偏差，调节切割头的驱动力和转动力，实现激光切割实时控制。
1、危爆品具有的危险性和破坏性，充分考验应急救援工作的高效性和精准性。先进技术的应用可以有效地提升应急救援能力和水平。激光切割是采用高能量密度的激光束照射材料表面，使材料融化或软化，进行切割的技术。激光切割作为一种精密的加工技术，主要应用于材料加工领域，具有精度高、速度快、局部作业、可控性强的优点。在应急救援领域，进行消防救援和破拆作业时，激光切割方法相比于传统的机械切割、爆破方式，具有非接触、远程操作、切割迅速的特点，有效保障了救援人员的安全性，提高了救援效率。
2、然而，应急救援领域激光切割的应用，目前没有大面积推广。这是由于，灾害现场环境复杂多变，存在大量障碍物，激光切割的路线受到多种因素的限制；并且在切割过程中，存在大量不可控因素，需要对切割过程进行实时控制。
1、有鉴于此，本专利技术在考虑激光切割约束和切割头动能最小的基础上，提出一种应急救援领域的激光切割路线规划方法，并通过定位传感器获得激光切割的真实位置，对激光切割进行实时控制。
>6、s4：采用粒子群算法，对目标函数进行优化，获得激光切割的最佳位置、最佳速度和最佳转速；7、s5：采用定位传感器获得激光切割的真实位置，根据激光切割的真实位置与最佳位置的偏差，调节切割头的驱动力和转动力。
8、可选地，所述步骤s1中，预设激光切割的运动参数，包括：
9、v0＝((yzhong-yqi)2+(xzhong-xqi)2)1/2/t
10、zhuan0＝π/t
11、
12、其中，v0表示激光切割的初始速度，zhuan0表示激光切割的初始转速，α表示激光切割的方向，(xqi,yqi)表示激光切割的起点，(xzhong,yzhong)表示激光切割的终点，t表示激光切割的预设时间，arctan()表示求解正切函数的逆函数。
13、可选地，所述步骤s2中，基于预设的激光切割运动参数，构建激光切割的动态方程，包括：
14、
15、vt＝v0+accet·vt
16、zhuant＝zhuan0+zhacct·vt
17、其中，accet表示在t时刻激光切割的驱动加速度，rw表示切割头的轮半径，load表示切割头承载的重量且load＝mqg+mbqg，mqg表示切割头的重量，mbqg表示被切割体的重量；cqd,t表示在t时刻切割头的驱动力，zhacct表示在t时刻激光切割的转动角加速度，j表示切割头的转动惯量，czd,t表示在t时刻切割头的转动力，vt表示间隔时间，vt表示在t时刻激光切割的速度，zhuant表示在t时刻激光切割的转速。
18、可选地，所述步骤s3中，基于激光切割的约束，包括：
19、s31：构建激光切割的约束；
20、s32：计算切割头的动能：
21、
22、其中，eqg,t表示t时刻切割头的动能；
23、s33：构建激光切割的目标函数：
24、
25、其中，tar_func表示目标函数，min表示取最小化，func(fdtai,fkjian,fjdu,fsudu,fzhai)表示结合动态方程约束fdtai，切割空间约束fkjian，切割头转动角度约束fjdu，切割速度约束fsudu，切割障碍约束fzhai。
26、可选地，所述步骤s31中，构建激光切割的约束，包括：
27、构建动态方程约束、切割空间约束、切割头转动角度约束、切割速度约束和切割障碍约束，具体为：
28、fdtai:xshit+1＝xshit+vt·cosα·vt,yshit+1＝yshit+vt·sinα·vt
29、其中，fdtai表示动态方程约束，(xshit,yshit)表示t时刻切割头的位置，(xshit+1,yshit+1)表示t+1时刻切割头的位置，初始时刻切割头的位置xshi0＝0,yshi0＝0
30、fkjian:xmin≤xshit≤xmax,ymin≤yshit≤ymax
31、其中，fkjian表示切割空间约束，(xmin,ymin),(xmax,ymax)表示切割的边界；
32、fjdu:zhmi≤zhuant≤zhma,0≤∑zhuant·vt≤π
33、其中，fjdu表示切割头转动角度约束，zhmi表示切割头每次转动角度的最小值，zhma表示切割头每次转动角度的最大值，π表示切割头能够转动的角度最大值；
34、fsudu:vemi≤vt≤vema,0≤∑vt·vt≤((yzhong-yqi)2+(xzhong-xqi)2)1/2
35、其中，fsudu表示切割速度约束，vemi表示切割速度最小值，vema表示切割速度最大值；
36、fzhai:zhangaii(xi,yi)
37、其中，fzhai表示切割障碍约束，(xi,yi)表示障碍所在的位置，zhangaii(xi,yi)表示障碍总体集合。
38、可选地，所述步骤s4中，采用粒子群算法，对目标函数进行优化，获得激光切割的最佳位置、最佳速度和最佳转速，包括：
39、s41：随机初始化一群粒子，包括位置、速度和转速；
40、s42：计算每个粒子的适应值；
41、s43：对每个粒子，将适应值与个体极值参数pbest进行比较，若适应值优于pbest，则用适应值更新pbest；将适应值与全局极值参数gbest进行比较，若适应值优于gbest，则用适应值更新gbest；
42、s44：更新粒子的位置、速度和转速；
43、s45：重复步骤s42、s43和s44，直到满足预设迭代次数，获得激光切割的最佳位置、最佳速度和最佳转速。
44、可选地，所述步骤s5中，采用定位传感器获得激光切割的真实位置，根据激光切割的真实位置与最佳位置的偏差，调节切割头的驱动力和转动力，包括：
45、s51：采用定位传感器获得激光切割的真实位置，计算激光切割的真实位置与最佳位置的偏差：
46、bias_xt＝xjiai-xgpst
47、bias_yt＝yjiai-ygpst
48、其中，(bias_xt,bias_yt)表示t时刻激光切割的真实位置与最佳位置的偏差，(xjiai,yjiai)表示t时刻激光切割的最佳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
3.根据权利要求2所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
4.根据权利要求3所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
5.根据权利要求4所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤S31包括：
6.根据权利要求4所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
7.根据权利要求6所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
8.一种应急救援领域激光切割路线规划及控制系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求2所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
4.根据权利要求3所述的应急救援领域激光切割路线规划及控制方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：林中湘，王仕文，康玉国，邹清波，朱泽斌，李文煜，柏兴旺，张彪，肖明国，陈晨，韩效忠，高知睿，龙广庆，谭恒毅，
申请(专利权)人：中煤地质集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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